JP2006191068A - 高出力発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、 N型半導体層210、活性層220、及びP型半導体層240が順次に積層されている構造物を備えて活性層220から光が放出される発光ダイオードにおいて、N型半導体層210、活性層220、及びP型半導体層240が積層されている構造物の側壁の前面が傾斜し、その傾斜した側壁の全体に活性層220から放出される光を反射させる反射膜250が形成されている。 発光ダイオードの側壁を傾斜させ、その傾斜した側壁に反射膜250を形成することにより、側壁の外部から放出される光を反射膜250に反射し、素子の上部から放出して光出力を向上させる。
【選択図】図6
Description
このような発光ダイオードの光出力を高めるための方法は、いろいろ試行されているが、フリップチップ構造の素子製作もこのような1つの試みである。
しかし、このようなフリップチップ型の光素子から放出される光は、素子の全面で放出されるので、素子の側面から放出される光は、無駄に使われる場合が発生する。
前記P型半導体層の上部に、側面に凹部が形成されているマスク層を形成する段階と、前記マスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜及び凹部を形成する段階と、前記基板を前記N型半導体層から離脱させる段階と、前記P型半導体層の下部に反射用P電極を形成する段階と、前記傾斜した側壁に反射膜を形成する段階と、前記N型半導体層の上部にN電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法が提供される。
さらに、本発明は、円柱状の発光ダイオードを実現することにより、電流を均一に通過させ、発光面から均一な強さで光を出射することができる。
図3aないし3eは、本発明の望ましい第1実施形態による高出力発光ダイオードの製造工程を説明するための断面図である。この発光ダイオードは、基板100の上部に、N型半導体層110、活性層120、及びP型半導体層130を順次に積層する(図3a)、その後、P型半導体層130からN型半導体層110の一部まで側壁が傾斜するようにメサエッチングする(図3b)。
このように、エッチングされた側壁を傾斜傾するためには、エッチングされる領域を除いたP型半導体層130の上部にマスクを形成し、マスクでマスキングして乾式エッチングすると、傾斜した側壁を実現することができる。
そして、傾斜した角度(α1、α2)は、30°〜70°が望ましい。
その後、傾斜した側壁に反射膜140を蒸着する(図3d)。
ここで、反射膜は AR膜(反射防止膜)、反射層が積層された膜、またはHR膜(高反射膜)であることが望ましい。
最後に、メサエッチングされたN型半導体層110の上部にN電極150を形成し、P型半導体層130の上部にP電極160を形成する(図3e)。
前述した工程を行うと、図3eとともに、本発明の第1実施形態による発光ダイオードを製造することができる。
従って、側壁から光が放出されなく、素子の上部に光が直進して放出されるので、光出力を向上することができる。
ここで、エッチングされた側壁は、一定角度(α1)にエッチングされる。
引き続き、P型半導体層230の下部に反射用P電極240を形成する(図5d)。
ここで、発光ダイオードの下部にあるN型半導体層210の幅(W2)が上部にあるP型半導体層230の幅(W1)より小さいことが望ましい。
従って、本発明の第2実施形態の発光ダイオードでも側壁から光が放出されなく、素子の上部から光が直進して放出されるので、光出力を向上することができる。
すなわち、発光構造物の側壁に凹部が形成されているので、活性層の側壁にも凹部が形成されて発光面積が増加されるものである。
この際、このマスクを使って形成された発光ダイオードの側壁の凹部は、平面と曲面の組合わせで形成することができる。
このような工程を行うと、図9bのように、基板400の上部に複数個の下部が広くて上部が狭い円柱状の発光構造物を形成することができる。
その後、図10bのように、発光構造物450の側壁に反射膜480を形成し、N型半導体層410の上部にN電極470を形成し、P型半導体層430の下部にP電極460を形成する。
このような円柱状の発光ダイオードは、電流を均一に流すことができ、光の強さが発光面から均一になって光源及びディスプレイに発光ダイオードを適用する時、色感度に優れる。
110、210、310、410 N型半導体層
120、220、320、420 活性層
130、230、330、430、431 P型半導体層
140、250、480 反射膜
150、250、460 N電極
160、240、470 P電極
170 発光ダイオード
180 ボンディング物質
190 反射板
340 マスク層
341 凹部
450 発光構造物
Claims (17)
- N型半導体層、活性層、及びP型半導体層が順次に積層されている構造物を備えて前記活性層から光が放出される発光ダイオードにおいて、
前記N型半導体層、活性層、及びP型半導体層が積層されている構造物の側壁の前面が傾斜し、この傾斜した側壁の全体に前記活性層から放出される光を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする高出力発光ダイオード。 - 前記側壁の傾斜角度が30°〜70°であることを特徴とする請求項1に記載の高出力発光ダイオード。
- 前記反射膜は、反射防止膜、反射層が積層された膜、または高反射膜であることを特徴とする請求項1に記載の高出力発光ダイオード。
- 基板の上部に、N型半導体層、活性層、及びP型半導体層が順次に積層され、
該P型半導体層からN型半導体層の一部までメサエッチングされており、
該メサエッチングされた側壁及びP型半導体層、活性層とN型半導体層の側壁が傾斜し、
前記傾斜した側壁に反射膜が形成されており、
前記メサエッチングされたN型半導体層の上部にN電極が形成され、
前記P型半導体層の上部にP電極が形成されていることを特徴とする高出力発光ダイオード。 - 前記傾斜した側壁には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の高出力発光ダイオード。
- P型半導体層の上部に、活性層とN型半導体層が順次に積層されており、
前記P型半導体層、活性層、及びN型半導体層が傾斜した側壁をそれぞれ含み、
前記傾斜した側壁に反射膜が形成されており、
前記P型半導体層の下部に反射用P電極が形成され、
前記N型半導体層の上部にN電極が形成されていることを特徴とする高出力発光ダイオード。 - 前記傾斜した側壁は凹部を含んでいることを特徴とする請求項6に記載の高出力発光ダイオード。
- 前記凹部は、平面と曲面の組合わせで形成されることを特徴とする請求項7に記載の高出力発光ダイオード。
- 前記P型半導体層、活性層、及びN型半導体層が順次に積層された構造は、
P型半導体層の直径がN型半導体層の直径より小さい円柱状であることを特徴とする請求項5に記載の高出力発光ダイオード。 - 基板の上部にN型半導体層、活性層、及びP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層からN型半導体層の一部までエッチングされた側壁が傾斜するようにメサエッチングする段階と、
前記メサエッチングされた領域を除いた、N型半導体層、活性層、及びP型半導体層の残りの側壁をエッチングして傾斜した側壁を形成する段階と、
前記傾斜した側壁に反射膜を蒸着する段階と、
前記メサエッチングされたN型半導体層の上部にN電極を形成し、前記P型半導体層の上部にP電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法。 - 基板の上部にN型半導体層、活性層、及びP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層からN型半導体層の一部までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面を形成する段階と、
前記基板を前記N型半導体層から離脱させる段階と、
前記P型半導体層の下部に反射用P電極を形成する段階と、
前記傾斜した側壁に反射膜を形成し、前記N型半導体層の上部にN電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法。 - 前記側壁の傾斜した角度が30°〜70°であることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
- 前記反射膜は、反射防止膜、反射層が積層された膜、または高反射膜であることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
- 基板の上部にN型半導体層、活性層とP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層の上部に、側面に凹部が形成されているマスク層を形成する段階と、
前記マスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面及び凹部を形成する段階と、
前記基板を前記N型半導体層から離脱させる段階と、
前記P型半導体層の下部に反射用P電極を形成する段階と、
前記傾斜した側壁に反射膜を形成する段階と、
前記N型半導体層の上部にN電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法。 - 前記マスクは、多角状であり、マスクの縁側には、平面及び曲面で組合せられた凹部が形成されていることを特徴とする請求項14に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
- 基板の上部に、N型半導体層、活性層、及びP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層の上部に、円板状のマスク層を相互離隔させ複数個を形成する段階と、
前記複数個のマスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面を形成する段階と、
前記基板をN型半導体層から離脱させて、P型半導体層、活性層、及びN型半導体層が積層された複数個の発光構造物を獲得する段階と、
前記発光構造物の各々の側壁に反射膜を形成する段階と、
前記発光構造物の各々のN型半導体層の下部にN電極を形成する段階と、
前記発光構造物の各々のP型半導体層の上部にP電極を形成する段階とを含んでいることを特徴する高出力発光ダイオードの製造方法。 - 前記発光構造物は、P型半導体層の直径がN型半導体層の直径より小さい円柱状であることを特徴とする請求項16に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
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